Лекции по "Основы построения телекоммуникационных систем"

 

Для ИКМ в телефонных сетях интервал коммутации или тайм-слот должен быть равен

 

Dt_{k =}125/ n, где n  -  число входных каналов мультиплексора, для США – 24 канала, для Европы –32.

 

Однако введенное понятие интервала  коммутации  как фиксированной  величины верно только в идеальном  случае. На практике оно условно, поскольку для синхронизации коммутаторов должен использоваться  некий синхроимпульс или его цифровой аналог. (11111111 – например). Если используется внутриканальная синхронизация, то процесс синхронизации сводится к к вставке дополнительного, так называемого выравнивающего бита или группы бит после m выборок,

Либо организации более сложной  повторяющейся структуры в потоке выборок. Эта структура может  быть разной, но она фиксирована  для конкретной схемы кодирования  ИКМ и носит название КАДР или ФРЕЙМ или ЦИКЛ .

Несколько фреймов объединяются в  более общую структуру, называемую мультифреймом. или сверхциклом.

 

 

 

Существует несколько реализаций ИКМ, признанных в качестве стандартных

Т1 – 24 канальная система с выходным потоком Т1 = 1544 кбит/с (США)

D2 – 24 канальная система D2 =1544 кбит/с (США)

U.K. –24 канальная система с выходным потоком 1536 кбит/с (Англия)

Е1 -СЕРТ (Европа) – 30 канальная система  с выходным потоком Е1 = 2048 кбит/с . У нас она называется ИКМ-30

 

Европейская система Е1 имеет 32 канала для первичного уровня мультиплексирования. Один канал (тайм-слот 0) целиком используется для синхронизации, а 16 тайм-слот – для сигнальной информации. ( общая скорость 64 кбит/с или 2кбит/с на канал).

Число фреймов в мультифрейме (сверхцикле) равно 16 при внутриканальной сигнализации.

Для выравнивания скоростей применяется  следующая схема: 8 бит на фрейм  для выравнивания фрейма и 8 бит на 16 фреймов для выравнивания мультифрейма. Число фреймов при ОКС –7 –2фрейма на мультифрейм.

 

Структура линейного сигнала ИКМ-30

 

СЦ

СЦ

СЦ

СЦ

СЦ

СЦ

СЦ

СЦ

СЦ

СЦ

 

   Т_сц=2,0 мс

Т_сц=2,0 мс

 

Ц0

Ц1

Ц2

Ц3

Ц4

Ц5

Ц6

Ц7

Ц8

Ц9

Ц10

Ц11

Ц12

Ц13

Ц14

Ц15

Цикл первичного цифрового потока (Е1) 

 

КИ  0

КИ  1

КИ  2

КИ  3

КИ  4

КИ  5

КИ  16

КИ  25

КИ  26

КИ  27

КИ  28

КИ  29

КИ  30

КИ  31

 Т_ки= 3,91 мкс

Т_ц=125 мкс

Кодовая комбинация канала Сигнализация( в Ц1 – Ц15)

Р1	Р2	Р3	Р4	Р5	Р6	Р7	Р8
a	b	0	1	a	b	0	1
Cк1	Ск2	Ск3		Cк1	Ск2	Ск3
		ИлиСк4				ИлиСк4

Р1

Р2

Р3

Р4

Р5

Р6

Р7

Р8

 

 

Цикловая синхронизация

 Тр=488 нс 1-15 кан.                16-31кан.

Сверхцикловая синхронизация

В четных циклах

 

Р1	Р2	Р3	Р4	Р5	Р6	Р7	Р8
	0	0	1	1	0	1	1
ДИ	ЦС

0	0	0	0	1	0/1	0	1
СЦС				Св. поз	Авар. СЦС	Св. Поз.

 

 

1 -авария

 0-норма

 

В нечетных циклах

Р1	Р2	Р3	Р4	Р5	Р6	Р7	Р8
	1	0/1	1	1	1	1	1
ДИ	Св. поз	Авар. ЦС	Св. поз.		03	Св. поз.

 

 

 

 

1 -авария

0 -норма

В аппаратуре Т1 (США)  24 тайм-слота (байта) используются для  передачи пользовательской информации, а еще 1 бит  в конце каждого фрейма предназначен для обеспечения синхронизации. С их помощью в нечетных фреймах передается последовательность бит 101010, что соответствует сигналу 4 кГц, не встречающемуся в байтах речевой информации, а в четных передается мультифреймовый синхросигнал вида 001110. Таким образом во фрейме содержится 24х8 + 1=193 бита х 64 = 1544 кбит/с.

 

Ф         1 МФ  2 Ф 3  МФ 4 Ф 5

1

24 тайм-слота

0

24 тайм-слота

0

24 тайм-слота

0

24 тайм-слота

1

24 тайм-слота

 

 … 

Всего в Мультифрейме содержится 12 фреймов.

 

Возможно иное размещение фреймов для наглядности

 

                          1 бит 192 бита

1	24 тайм-слота
0	24 тайм-слота
0	24 тайм-слота
0	24 тайм-слота
1	24 тайм-слота

 

 

В аппаратуре Т1 назначение восьмого бита каждого байта в тайм-слоте может быть  разным и зависит от типа передаваемых данных и поколения аппаратуры.

При передаче голоса в сетях Т1 все  24 канала являются абонентскими, поэтому  управляющая и контрольная информация передается 8-мым ( наименее значащим) битом. В ранних версиях Т1  этот бит являлся битом сигнализации (сигнал снятия трубки, занятости линии, номер вызываемого абонента).  Поэтому скорость передачи пользовательских данных составляла 56 кбит/с. Скорость передачи сигнальной информации при этом 24 х 8 = 192 кбит\с.  Затем технология была улучшена, и для служебных сигналов стали использовать последний бит каждого 6-го канала (На 1 фрейм 24:6=4 бита или 8 х 4 =32 кбит/с.

Временное мультиплексирование  двоичных потоков данных

При использовании систем цифровой телефонии для передачи данных на входе мультиплексора нет речевых  сигналов, которые нужно дискретизировать и квантовать, а есть уже сформированный поток двоичных данных. Для него схема мультиплексирования может  быть конкретизирована. Если на входе мультиплексора имеется N двоичных последовательностей, происхождение которых может быть и не связано с выборками, поэтому коммутатор мультиплексора может последовательно отбирать из каналов любую логически осмысленную для данной сетевой технологии последовательность бит, составляя из них выходную последовательность. Этот процесс называется интерливингом (interleaving) или чередованием.

Различают следующие виды интерливинга:

• Бит- интерливинг – на выход коммутируется по одному биту из каждого канала
• Байт-интерливинг - ------------         по  1 байту
• Символьный интерливинг          по 1 символу 7 или 8 бит по ASCII
• Блок – интерливинг                                          по целому блоку байтов

При передаче компьютерных данных канал  Т1 предоставляет для пользователя данных только 23 канала, а 24-й канал  отводится для служебных целей, а в основном для восстановления искаженных кадров. Для одновременной передачи как голоса, так и данных используют все 24 канала, причем компьютерные данные передаются со скоростью 56 кбит/с. Техника использования 8-го бита для служебных целей получила название «кражи бита» ( bit robbing).

В технологии Е1 техника «кражи бита»  не используется.

Таким образом существуют самые  разные методы передачи информации потоком  двоичных последовательностей. Очевидно, что оборудование мультиплексирования  должно однозначно формировать и  расшифровывать эти последовательности, а значит эти технологии должны быть четко описаны в каких-либо документах.

 

 

 

 

 

 

Цифровые иерархии скоростей передачи

 

Если в качестве входного используется сигнал основного цифрового канала DS0 со скоростью передачи 64 кбит/с, то с помощью одного мультиплексора типа n:1 можно теоретически сформировать потоки со скоростью nх64 кбит/с, например, поток Е1 – 30х64 кбит/с. Если считать этот мультиплексор первым в схеме каскадного соединения из нескольких мультиплексоров второго, третьего и т.д. уровней, то можно сформировать различные иерархические наборы цифровых скоростей передачи, или цифровые иерархии, позволяющие довести этот процесс мультиплексирования, или уплотнения каналов до необходимого уровня, дающего требуемое число каналов DS0 на выходе.

 

 

Схемы плезиохронной цифровой иерархии PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy )

 

Три такие иерархии были разработаны  в начале 80-х годов.

В США и Канаде в качестве скорости сигнала первичного цифрового канала ПЦК (DS1) или Т1 была выбрана скорость 1544 кбит/с ( 24 канала х 64 кбит/с)

В Японии использовалась та же скорость DS1

В Европе и южной Америке в  качестве первичной была выбрана  скорость 2048 кбит/с (32 канала  х 64 кбит/с, 30 +2). 

 

 Особенности плезиохронной  цифровой иерархии.

 

 При использовании жесткой синхронизации при приеме передаче можно было бы применить метод мультиплексирования с чередованием октетов или байт, как это делалось при формировании цифровых сигналов 1 уровня, для того чтобы иметь принципиальную возможность идентификации байтов или групп байтов в общем потоке. Однако учитывая, что общая синхронизация входных последовательностей подаваемых на мультиплексор от разных абонентов, отсутствует, в схемах 2 и и более высокого уровня мультиплексирования был использован метод мультиплексирования с чередованием бит ( а не байт).

Т.К. мультиплексор не формирует  структуры, которая могла бы быть использования для определения  позиции бита каждого канала, а  входные скорости разных каналов  могут не совпадать, то используется внутренняя побитовая синхронизация, при которой мультиплексор сам выравнивает скорости входных потоков путем добавления нужного числа выравнивающих бит в каналы с относительно меньшими скоростями передачи. Благодаря этому на выходе мультиплексора формируется синхронизированная цифровая последовательность.

 При демультиплексировании  эти биты на приемной стороне  удаляются (добавляются) .

Такой процесс передачи получил  название плезиохронного (т.е. почти синхронного) , а цифровые иерархии соответственно название  PDH/

 

Недостатки плезиохронной  цифровой иерархии

Суть основных недостатков  PDH в том,  что добавление выравнивающих бит делает невозможным идентификацию и вывод, напрмер, потока 64 кбит или 2 Мбит, зашитого в поток 140 Мбит, без полного демультиплексирлвания или расшивки этого потока и удаления выравнивающих бит.

 Схема такой схемы для  одного пользователя с потоком  2 Мбит показана на рис. 

 

 34 Мбит/с

8 Мбит/с

2 Мбит\с

 

 

 

Другое узкое место  технологии PDH – слабые возможности для организации служебных каналов для целей контроля и управления потоком в сети, а также отсутствие средств маршрутизации низовых потоков в сетях передачи данных. ( нет необходимых заголовков)